Echtzeitanforderungen für Mikrocontroller Hardware und Software für Echtzeit-Systeme

„Echtzeit“ bedeutet garantierte und vorhersehbare Reaktionen. Dies reicht vom Abschalten einer Motorsteuerung binnen Mikrosekunden bis hin zu Linux, das garantiert und vorhersehbar in einer Sekunde bootet. Die Design-Anforderungen hängen also von einem weichen oder harten Echtzeitverhalten ab.

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Wie löst man eine Schlägerei in einer Kneipe aus, die vor allem von Ingenieuren besucht wird? Ganz einfach – man sagt laut: „Wie bitte? Das nennst Du gutes Echtzeitverhalten? Da kann ich ja nur lachen!“

Ingenieure und die Zeit. Eine Jahrhunderte währende Geschichte von Leidenschaft, großen Erfolgen, bitteren Niederlagen und ein inspirierendes Thema für die Fantasie. Zahllose Geschichten ranken sich um das Zeitparadox, welches durch die hypothetische Existenz von Zeitreisen entsteht. Stanislaw Lem treibt dies in seinen „Sterntagebüchern“ auf die Spitze, als das Raumschiff seines Helden Ijon Tichy beschädigt wird.

Das Problem, für die Reparatur zu zweit sein zu müssen, wird durch Zeitstrudel gelöst, die den Helden vervielfältigen, nämlich in den Ijon vom Montag, vom Dienstag, Mittwoch usw. Leider lässt ein besonders starker Strudel die Ijon-Tichy-Besatzung so anwachsen, dass eine Versammlung organisiert werden muss. Diese bestimmt den „ältesten“ Ijon zum Vorsitzenden und diverse Ausschüsse werden eingerichtet.

Die Reparatur schlägt zunächst jedoch fehl, da aufgrund eines negativen Zeitstrudels die Anzahl der gleichzeitigen Ijons so dezimiert wird, dass die Abstimmung ungültig ist. Dennoch gibt es ein Happy End, aber das verrate ich nicht, denn das Fernsehen hat die Geschichte verfilmt und zeigt bestimmt mal eine Wiederholung. Oder man liest das Buch, welches an Komik nicht zu überbieten ist.

Kaum weniger Dramatisches spielt sich in den Labors der Elektronikentwickler im Jahr 2010 ab. Während der FPGA-Verwender das Wort „schnell“ mit weniger als einer 1 ns assoziieren würde, sprechen Linux-Entwickler von einem Quantensprung bei einer Bootzeit von 1 s. Wahnsinnig schnell? Naja, mein Schneider CPC464 vor 25 Jahren bootete noch schneller und hatte nur eine 4-MHz/Z80-CPU. Und schon sind wir bei der eingangs erwähnten Kneipenschlägerei, denn wie kann der Autor nur einen so wüsten Apfel-Birnen-Vergleich bringen!

Definition des Echtzeitbegriffs

Das Thema führt zu Emotionen, obwohl der Begriff eigentlich sehr einfach definiert ist. Von Echtzeit spricht man, wenn ein System garantiert binnen einer definierten Zeitspanne auf ein Ereignis reagiert und damit vorhersehbar ist. Die erste emotionale Komponente kommt bereits dadurch ins Spiel, dass in der Praxis häufig statt „definierte Zeitspanne“ einfach nur „schnell“ gemeint ist. Was als „schnell“ bezeichnet wird, ist aber stark von der Anwendung abhängig und überstreicht in der heutigen Elektronik locker neun Zehnerpotenzen!

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